Rond lunchtijd vliegt op Mars een helikoptertje omhoog, wat gaat er precies gebeuren?

Ruimtevaart Het wordt een unieke proefvlucht op Mars: voor het eerst zal er een vliegtuigje opstijgen. ‘Ingenuity’ is een vederlicht helikoptertje met enorme rotors.

Het helikoptertje ‘Ingenuity’ op het Marsoppervlak, gezien door de achteruitkijkcamera van Marsrover Perseverance.
Het helikoptertje ‘Ingenuity’ op het Marsoppervlak, gezien door de achteruitkijkcamera van Marsrover Perseverance. Foto NASA/JPL-CALTECH

Het wordt een verticaal sprongetje van drie meter hoogte, maar toch een luchtvaartmijlpaal: deze maandag moet NASA’s Mars-helikoptertje Ingenuity de eerste gemotoriseerde vlucht op een andere planeet maken.

Radiosignalen van en naar Mars doen er ongeveer 20 minuten over, dus rechtstreeks aansturen is onmogelijk. NASA-ingenieurs sturen een commando, waarna Ingenuity zijn vlucht autonoom zal uitvoeren. De beelden waarop te zien of dat gelukt is, zullen vanaf 12.15 uur (Nederlandse tijd) binnenkomen via een openbare livestream.

Reparatie op afstand

Een rotor-test van Ingenuity op 9 april ging niet door vanwege een software-probleem. Inmiddels heeft NASA de boordsoftware gerepareerd, en veranderingen doorgevoerd in de reeks aansturingscommando’s die Ingenuity ontvangt. Afgelopen vrijdag is een test wel gelukt, al is het basisprobleem niet opgelost. In een laatste update stellen de ingenieurs voorzichtig dat een testmodel van Ingenuity in 85 procent van de tests ook daadwerkelijk naar de vluchtmodus overschakelt.

Ingenuity liftte mee aan de onderkant van de Mars-kar Perseverance, die op 18 februari landde. Op 3 april liet de Mars-kar het 49 centimeter hoge helikoptertje op de Marsbodem zakken, om daarna weg te rijden naar een veilige afstand van zo’n 100 meter.

Rotorbladen van piepschuim

Het helikoptertje wordt aangedreven met twee tegen elkaar in draaiende rotors van piepschuim bedekt met koolstofvezel, die elk 35 gram wegen. De zwaartekracht op Mars is naar 38 procent van die op aarde, maar de luchtdruk is slechts 0,6 procent van die op aarde, dus de rotors hebben veel minder lucht om zich tegen af te zetten. Vandaar dat de bladen 1,2 meter lang zijn, en rond kunnen draaien met een forse maximumsnelheid van 40 omwentelingen per seconde. De helikopter, die in totaal slechts 1,8 kilogram weegt, is uitvoerig getest in NASA-testkamers met dezelfde luchtdruk, en de zelfde ijle windvlagen als op Mars.

Bovenop de rotors zit een zonnepaneel waarmee de lithium-ion-batterijen opgeladen worden. De capaciteit van 35 watt-uur, ongeveer drie smartphonebatterijen, is niet alleen bedoeld voor de motoren, maar ook om de elektronica warm te houden in een omgeving waar het 100 graden kan vriezen. De maximale vluchtduur is 90 seconden.

Opstijgen vóór de wind komt

De eerste vlucht is gepland om 11 uur lokale Marstijd: laat in de Marsochtend zodat de batterijen al wat opgeladen zijn, en zodat het helikoptertje al wat opgewarmd is in de zon, maar nog vóór de middag als er winden kunnen opsteken en de dichtheid van de lucht kan inzakken.

Aan boord zijn twee camera's: een kleurencamera voor omgevingsbeelden, en een zwartwit-camera die naar beneden gericht is voor oriëntatie. Verder helpen een laser-hoogtemeter, gyroscopen en versnellings- en hellingmeters mee met de navigatie.

Wetenschappelijke meetinstrumenten zijn niet aan boord. Het helikoptertje, à 85 miljoen dollar, is nadrukkelijk bedoeld om de technologie te testen, als voorloper van krachtigere drones op volgende interplanetaire missies. Die kunnen dan bijvoorbeeld de omgeving verkennen en fotograferen, atmosfeermetingen doen, en rotsachtige gebieden onderzoeken die voor karretjes niet toegankelijk zijn.

Vliegen op Titan

Een concreet project is NASA’s drone Dragonfly, die tegen 2036 moet gaan vliegen in de dichte stikstof-atmosfeer van de Saturnus-maan Titan, die een wereld is met meren, wolken, en regenbuien, maar niet van water (daarvoor is het te koud) maar van organische moleculen zoals methaan en ethaan.

Op zijn eerste vlucht van zo’n 40 seconden zal Ingenuity alleen verticaal opstijgen tot drie meter hoogte, en weer landen. Na deze maandag zijn nog vier vluchten gepland, waarbij Ingenuity steeds verder en langer zal vliegen, tot maximaal 5 meter hoogte en 50 meter van zijn startpunt.

Vlucht en landing worden gefilmd door het moederschip Perseverance, die op zijn beurt weer gefilmd wordt door Ingenuity, dus de eerste vlucht wordt ook wel de mutual selfie genoemd. Met een knipoog naar Harry Potter-personages heet Ingenuity ook wel Ginny, terwijl Perseverance door intimi Percy genoemd mag worden.

Lees ook: Zeven spannende minuten voor monstermissie naar Mars

NASA verbindt de mijlpaal nadrukkelijk met de eerste gemotoriseerde vlucht in 1903 door de gebroeders Wright. Onder het zonnepaneel van Ingenuity zit een klein stukje stof van hun Wright Flyer.